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Wirtschaft

Mit neuen Technologien zum kosteneffizienten Strom

Das Bayreuther Zentrum für Energietechnik forscht an vernetzten Gebäuden. Ziel ist, den Verbrauch und die Speicherung solarer Energie besser aufeinander abzustimmen.



Am Zentrum für Energietechnik (ZET) der Uni Bayreuth werden intelligente Energiespeicher erforscht. Unser Bild zeigt (von links): Direktor Dieter Brüggemann, Geschäftsführer Florian Heberle und Doktorand Sebastian Kuboth (Lehrstuhl für Technische Thermodynamik und Transportprozesse). Foto: Eschenbacher
Am Zentrum für Energietechnik (ZET) der Uni Bayreuth werden intelligente Energiespeicher erforscht. Unser Bild zeigt (von links): Direktor Dieter Brüggemann, Geschäftsführer Florian Heberle und Doktorand Sebastian Kuboth (Lehrstuhl für Technische Thermodynamik und Transportprozesse). Foto: Eschenbacher  

Bayreuth - Berechnen, wie das Wetter wird und flexibel auf den Nutzer und seine Bedürfnisse reagieren: Energiesysteme der Zukunft machen das Wohnen leichter. In sogenannten Smarthomes werden Wärme und Strom intelligent und sparsam erzeugt und eingesetzt. Wie das funktioniert, wird am Zentrum für Energietechnik (ZET) der Universität Bayreuth erforscht.

Ein Smarthome - was ist das eigentlich? "Für smart kann man auch intelligent, klug oder pfiffig sagen", stellt Dieter Brüggemann, Inhaber des Lehrstuhls für Technische Thermodynamik und Transportprozesse, fest. Der Professor und Direktor des Zentrums für Energietechnik (ZET) erläutert im Gespräch mit unserer Zeitung zusammen mit den Mitarbeitern Florian Haberle und Sebastian Kuboth, worauf es ankommt.

"Es geht darum, im Bereich der Energieversorgung eines Wohnhauses Verbesserungen zu erzielen", sagt Brüggemann. "Wir wollen Energie effizient nutzen und wir wollen nicht mehr verbrauchen, als unbedingt erforderlich ist." Wenn im privaten Bereich sparsamer mit Energie umgegangen werde, verbessere dies letztlich die Energiebilanz von ganz Deutschland. Und das gelinge am besten mit erneuerbaren Energien. "Die Nutzung soll in erster Linie denen zugutekommen, die in einem solchen Haus wohnen, deren Leben damit verbessert und vereinfacht wird."

Die Idee: Der selbst erzeugte Solarstrom über die eigene Photovoltaik-anlage wird nicht mehr in das öffentliche Netz eingespeist und "für den dreifachen Preis zurückgekauft". Stattdessen wird er in einer Batterie zwischengespeichert und erst dann abgerufen, wenn er im Haushalt gebraucht wird. Die Batterie speichert den Überschussstrom, wodurch die Leistung der Anlage nicht heruntergeregelt werden muss. Darüber hinaus könne der Eigenverbrauch des erzeugten Solarstroms im Haushalt optimiert werden, zumal die Vergütung des eingespeisten Stroms sinke.

Noch sei eine gewisse Skepsis gegenüber smarten Technologien zu spüren, sagt Brüggemann. Mancher habe die Sorge, dass Daten von anderer Seite genutzt würden oder sogar Hacker in so ein vernetztes Gebäude eindringen könnten. "Der Druck ist durch den Klimawandel so groß, dass man das ein oder andere an Sorgen zurückstellen sollte", sagt Brüggemann. Die Kosten würden sich auf lange Sicht mit einer steigenden Zahl an Nutzern nach unten bewegen.

Ein Großteil des Energiebedarfs in Privathaushalten fällt für Wärme an. Mit dem Einsatz von Wärmepumpen kann elektrische Energie in Wärme umgewandelt werden. Am ZET der Universität Bayreuth wird zum Beispiel von Doktoranden erforscht, wie sich energieautarke Gebäude konzipieren lassen. Dieses Graduiertenkolleg wird durch die Technologie-Allianz Oberfranken (TAO) finanziert.

Betrachtet wurde von dem Doktoranden Sebastian Kuboth ein Neubau, bei dem die Wärmeversorgung über Wärmepumpe erfolgt und der Strom über das PV-Modul auf dem Dach erzeugt wird. "Die Wärmepumpe in Standardkonzepten arbeitet nicht unbedingt effizient zu den Zeiten mit dem höchsten Wärmebedarf", erklärt ZET-Geschäftsführer Florian Heberle dazu.

Kuboth habe eine Regelung entwickelt, die die Wettervorhersage berücksichtige und die Wärmepumpe zu Tageszeiten betreibe, in denen sie optimal arbeite. Die Wärme werde dann in einem Speicher zwischengespeichert. "Wir entkoppeln damit die zeitliche Abhängigkeit der Erzeugung der Wärme von der Abnahme oder dem Verbrauch im Haus."

Dafür werde mit Vorhersagemodellen für das Wetter gearbeitet. "Wichtig ist zu wissen, welchen Wärmebedarf ich tagsüber und welchen ich in der Nacht habe oder ob ich einen Neubau oder einen Altbau habe", sagt Kuboth.

Im Labor wird dafür ein einfacher Algorithmus genutzt, der das Wetter der Vortage heranzieht, um damit eine Voraussage für die nächsten Tage zu machen. "Die Unregelmäßigkeiten der Außenfaktoren wie Sonne und Temperatur werden mit den Unregelmäßigkeiten des Nutzerbedarfs ins Verhältnis gesetzt", erläutert Brüggemann. Die Kombination aus elektrischer Batterie und Wärmepumpe würde sich insbesondere bei neu gebauten Häusern anbieten. "Wir passen den Verbrauch der Wärmepumpe an die Erzeugung an", ergänzt Kuboth.

Dabei handelt es sich Heberle zufolge um eine kosteneffizientere Steuerung. "Weil wir die Wärmepumpe zum Beispiel am Tag betreiben und zusätzlich den Strom aus der Photovoltaik nehmen, ohne ihn einzuspeisen. Am Jahresende hat der Nutzer mehr Geld in der Tasche. Der Spareffekt kann bis zu zehn Prozent der bisherigen Energiekosten betragen."

Auf dem Markt gibt es das allerdings noch nicht. Das wäre erst der nächste Schritt: einen Heizungsbauer oder Systemtechniker zu finden, der das wie in dem Modell miteinander verbindet. "Jetzt haben wir das erst berechnet und im Labor nachgewiesen, dass es möglich ist."

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Ute Eschenbacher
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Veröffentlicht am:
27. 09. 2019
00:00 Uhr

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Ute Eschenbacher

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Veröffentlicht am:
27. 09. 2019
00:00 Uhr



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